无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种无线双工通讯的井下无线流量控制系统及控制方法，油层之间采用封隔器隔离；相邻封隔器之间设置有无线双工通讯的井下无线流量控制装置，无线双工通讯的井下无线流量控制装置通过压力脉冲传输与井下远程遥测/遥控系统实现远程智能遥感和遥控。本发明专利技术无线双工通讯的井下无线流量控制系统，利用流量控制装置通过人工智能方式干预生产或泵注流动，从而实现传输基于流体压力的信号，在井口及井下识别与生产或泵注流动相关的条件变化，并根据条件变化操作流量控制装置，通过井下生产油管内管流中调节阀的开度用于在油井或气井中发送无线编码信号，易于安装、检索和维护，降低操作风险和生产成本。

【技术实现步骤摘要】
无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具及其系统
本专利技术涉及一种石油钻采井下工具，具体的说，是涉及一种无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具及其系统。
技术介绍
为了优化采收率，石油工业依赖于从油井和储层收集数据。这些数据构成了油田开发和运营几乎所有决策的基础，包括新井的位置、维护计划和生产分配/控制。鉴于对数据的需求，许多井都配有永久井下仪器，如压力、流量和温度监测装置。由于井筒环境普遍恶劣，永久式仪表的使用寿命有限，经常会出现故障。这种故障导致从油藏获得的信息有限，井筒流体控制能力有限。这会严重影响对储层的认识和建模，降低储层采收率。此外，一种众所周知的典型安装方式通常需要从井口到井下铺设监测和控制系统的生产管柱电力线路和通信电缆，井下通讯电缆通常使用特制夹具固定在生产管柱上。将电缆安装到管柱上是一项耗时的活动，拖延了安装时间。在传统井下压力和温度传感器等设备的安装和使用过程中，电缆、夹具、接头、贯穿件、连接器等可能暴露在井液中，是自然失效节点。如果发生损坏，最坏的情况是必须收回整个管柱长度以更换损坏的电缆。其他井筒装置，如多相流量计、砂检测器、阀门、节流阀、循环装置等也可作为永久式完井的一部分安装，在这种情况下，上述类似问题也同样会发生。根据油井条件，永久式井下完井工具及仪器的预期寿命可能从几个月到几年不等，如上所述，如果井下永久式设备出现故障，大多数情况下唯一的补救办法是重新完井，这意味着更换生产管柱和相关系统，这种操作风险和成本都很高。在永久式监测系统发生故障或受损时，本专利技术希望对井下监测和控制系统进行改造，从而允许恢复/维护井内数据流的连续性。除了此类改造解决方案外，还需要易于安装、检索和维护的井下监测和控制系统，以便在恶劣的油井条件下提供长期监测和控制功能。临时性的钢丝或者电缆作业的监测系统，不单需要井下仪器设备及工具，还需要作业人员操作的专用设备和井口工具，只能在一个某个时间段进行近似的生产测试或者泵注测试，这种临时性的作业成本高，并且占用油管通道，测试的数据并不能真实反映井开采的全部变化，是一种近似的监测方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种易于安装、检索和维护，降低操作风险和生产成本的无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具及其系统。本专利技术所采取的技术方案是：一种无线双工通讯的井下无线流量控制系统，油层之间采用封隔器隔离；相邻封隔器之间设置有无线双工通讯的井下无线流量控制装置，无线双工通讯的井下无线流量控制装置通过压力脉冲传输与井下远程遥测/遥控系统实现远程智能遥感和遥控。无线双工通讯的井下无线流量控制系统，包括：节流滑套总成、井下微处理器及测量控制器总成、井口微处理器及程序控制器执行单元总成。节流滑套总成组成了井下无线控制及无线传输的机械架构，包括：上接头1，上接头1下端与偏心外筒2上端相连接；偏心外筒2内设置有上部固定销3和下部固定销9；上部固定销3与轴承4相连接；上接头1下方设置有滑套11；滑套11外侧设置有偏心外筒2；滑套11通过滑块5与丝杠6相连接；偏心外筒2下部与流动外筒13上部相连接；偏心外筒2下部与流动外筒13连接处设置有密封组件12。流动外筒13下部与下接头15相连接；流动外筒13下部与下接头15连接处设置有密封组件14。井下微处理器及测量控制器总成包括丝杠6，丝杠6设置在丝杠轴上；丝杠轴设置有存储空腔；存储空腔内设置有驱动电路总成7、控制电路8、传感器组件9和井下电池总成16；井下微处理器及测量控制器总成集成安装在偏心外筒2的偏心孔内。可以固定安装，也可以采用偏心投捞的方式。驱动电路总成7包括：橡胶插头31、电机串32和行星减速机33。井口微处理器及程序控制器执行单元总成包括：旁通管103，旁通管103设置有程序电控阀104，程序电控阀104与控制电路箱102相连接；控制电路箱102与计算机101相连接；旁通管103设置有泵注入口105和泵注出口106；旁通管103与油管201相连接；油管201上设置有封隔器；封隔器沿油管轴向设置。利用生产油管201将封隔器202、一号无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具203、封隔器204放入预定位置，使得一号生产层205受到封隔器202和封隔器204的跨隔封隔；利用一号无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具203来控制开采和向地层内泵注的控制；根据二号生产层207、三号生产层211的位置和生产需求来分别选定封隔器等井下工具的具体位置，使得对各个油层进行遥控控制并实时获得各个产层的生产及泵注测量参数；通过无线的方式传递到井口，井口通过井口微处理器及程序控制器执行单元总成对井下各个无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具进行统一或单独遥控，并收获井下各个无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具发送来的井下测量数据。控制电路8将井下电池总成16的电流通过香蕉头31输送给电机串32，通过行星减速机33降速提高扭矩；驱动丝杠轴34按规定的圈数正转活塞反转，带动丝杠6产生正向旋转或者反向旋转，进一步带动滑块5向上或者向下移动；从而带动滑套11产生上下移动；动滑套11上下移动，节流孔4和过流孔过流面积发生改变，会引发生产或泵注时油管内的压力的波动；压力波的持续时间、脉宽及其组合作为数字信号的二进制编码及识别方式。井下无线流量控制阀工具井下数据采集及信号传送控制电路功能模块，微处理器不断侦听数据总线上的唤醒信号。向井下传递调质特定编码信号的方法是，通过泵注设备或者调解生产油嘴等方式，人工干预油管井口压力；这种干预预先按照编码方式，计算机101的控制程序，根据人工需求向控制电路箱102发送控制指令，控制电路箱102的电路模块在附图6中列出，处理程序固化在这个电路模块微处理器中；控制程序电控阀104的开启和关闭以及开启和关闭的面积和时间遵循设定的编码方法；控制程序电控阀104打开时，从泵注入口105进入油管的高压液体被部分或者全部从旁通管103旁通；通过修改存储在所述流量控制装置内的操作参数来控制所述流量控制装置；流量控制装置根据算法或协议进行操作；算法或协议根据生产或泵注流动内已识别的条件变化进行修改；所述流量控制装置可以包括参数矩阵，所述方法可以包括根据所识别的条件变化修改参数。包括监测与生产或泵注流动相关的参数；以提供识别条件变化的条件。监测通过使用一个或多个传感器来实现；至少提供一个传感器专门用于此类监测；至少一个传感器用于传输和监控数据采集；监测可通过使用压力传感器、温度传感器、碳/氧比(对数)传感器、振动传感器、流量传感器。等或任何适当的组合来实现。一种无线双工通讯的井下无线流量控制系统的控制方法，包括：井口数据采集及信号传送控制步骤和井下数据采集及信号传送控制步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线双工通讯的井下无线流量控制系统，油层之间采用封隔器隔离；相邻封隔器之间设置有无线双工通讯的井下无线流量控制装置，其特征在于，无线双工通讯的井下无线流量控制装置通过压力脉冲传输与井下远程遥测/遥控系统实现远程智能遥感和遥控。/n

【技术特征摘要】
1.一种无线双工通讯的井下无线流量控制系统，油层之间采用封隔器隔离；相邻封隔器之间设置有无线双工通讯的井下无线流量控制装置，其特征在于，无线双工通讯的井下无线流量控制装置通过压力脉冲传输与井下远程遥测/遥控系统实现远程智能遥感和遥控。


2.根据权利要求1所述无线双工通讯的井下无线流量控制系统，其特征在于：包括：节流滑套总成、井下微处理器及测量控制器总成、井口微处理器及程序控制器执行单元总成。


3.根据权利要求2所述无线双工通讯的井下无线流量控制系统，其特征在于：节流滑套总成组成了井下无线控制及无线传输的机械架构，包括：上接头(1)，上接头(1)下端与偏心外筒(2)上端相连接；偏心外筒(2)内设置有上部固定销(3)和下部固定销(9)；
上部固定销(3)与轴承(4)相连接；
上接头(1)下方设置有滑套(11)；
滑套(11)外侧设置有偏心外筒(2)；
滑套(11)通过滑块(5)与丝杠(6)相连接；
偏心外筒(2)下部与流动外筒(13)上部相连接；
偏心外筒(2)下部与流动外筒(13)连接处设置有密封组件(12)；
流动外筒(13)下部与下接头(15)相连接；
流动外筒(13)下部与下接头(15)连接处设置有密封组件(14)；
井下微处理器及测量控制器总成包括丝杠(6)，丝杠(6)设置在丝杠轴上；丝杠轴设置有存储空腔；
存储空腔内设置有驱动电路总成(7)、控制电路(8)、传感器组件(9)和井下电池总成(16)；
井下微处理器及测量控制器总成集成安装在偏心外筒(2)的偏心孔内。可以固定安装，也可以采用偏心投捞的方式。
驱动电路总成(7)包括：橡胶插头(31)、电机串(32)和行星减速机(33)。
井口微处理器及程序控制器执行单元总成包括：旁通管(103)，旁通管(103)设置有程序电控阀(104)，程序电控阀(104)与控制电路箱(102)相连接；控制电路箱(102)与计算机(101)相连接；
旁通管(103)设置有泵注入口(105)和泵注出口(106)；
旁通管(103)与油管(201)相连接；
油管(201)上设置有封隔器；
封隔器沿油管轴向设置。


4.根据权利要求1所述无线双工通讯的井下无线流量控制系统，其特征在于：利用生产油管(201)将封隔器(202)、一号无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具(203)、封隔器(204)放入预定位置，使得一号生产层(205)受到封隔器(202)和封隔器(204)的跨隔封隔；
利用一号无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具(203)来控制开采和向地层内泵注的控制；
根据二号生产层(207)、三号生产层(211)的位置和生产需求来分别选定封隔器等井下工具的具体位置，使得对各个油层进行遥控控制并实时获得各个产层的生产及泵注测量参数；
通过无线的方式传递到井口，井口通过井口微处理器及程序控制器执行单元总成对井下各个无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具进行统一或单独遥控，并收获井下各个无线双工通讯的井下无线流量控制阀工具发送来的井下测量数据。


5.根据权利要求1所述无线双工通讯的井下无线流量控制系统，其特征在于：控制电路(8)将井下电池总成(16)的电流通过香蕉头(31)输送给电机串(32)，通过行星减速机(33)降速提高扭矩；
驱动丝杠轴(34)按规定的圈数正转活塞反转，带动丝杠(6)产生正向旋转或者反向旋转，进一步带动滑块(5)向上或者向下移动；
从而带动滑套(11)产生上下移动；
动滑套(11)上下移动，节流孔(4)和过流孔过流面积发生改变，会引发生产或泵注时油管内的压力的波动；压力波的持续时间、脉宽及其组合作为数字信号的二进制编码及识别方式。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑松鹤，董丹，王宇飞，邵辉，白爽，李云虎，宋仕豪，石程，
申请(专利权)人：弗润联科北京石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11